[发明专利]石墨烯改性木塑抗静电功能材料及其制备方法

说明书

石墨烯改性木塑抗静电功能材料及其制备方法，包括以下重量份数的组份：PVC树脂粉20‑40份、改性植物纤维粉20‑30份、功能化石墨烯粉10～15份、增塑调节剂1‑3份、环保稳定剂2‑5份、加工助剂1‑3份、润滑剂1‑3份、增韧剂1‑5份。本发明制备的石墨烯改性木塑抗静电功能材料中石墨烯可以均匀分散在木塑复合材料中，并且石墨烯的加入可以显著提高木塑复合材料的抗静电性能。本发明方法操作简单、成本低、无污染等优势，适合大规模生产和工业化应用。

技术领域

本发明涉及一种功能复合材料，更确切地说，是一种石墨烯改性木塑抗静电功能材料及其制备方法。

背景技术

生物基木塑新材料是以低值或废弃的生物质材料（农作物秸秆、水稻壳、棉柴等）为原料，通过高新技术融合而成的一种可循环利用的新型材料，具有零甲醛、防水、阻燃、防虫蛀、耐酸碱、可100%循环利用等特点。木塑复合材料生产全过程环保，无废水、废气、废渣，是清洁生产、绿色制造的发展方向，是优化“新产业”结构，推动新旧动能接续转换的重要路径。

然而木塑复合材料的表面电阻率高达10¹⁴～10¹⁷Ω，因此木塑复合材料良好的电绝缘性使其在使用中易因摩擦而积聚静电，当木塑复合材料用于高级公寓、别墅的建筑材料、装饰材料、家具时，表面的吸尘是一大弊病，影响其美观；用于弹药包装、营车、营房装饰装修等也存在严重安全隐患，从而也限制了其在军工、矿山等领域的应用。而军工、矿山等行业急需抗静电的功能性新材料，因此，研究开发及生产抗静电木塑功能材料势在必行。

国内外用来使木塑复合材料具备抗静电性的方法主要有：在材料中填充导电填料、添加抗静电剂、在材料表面涂敷导电性好的抗静电涂层等。其中，添加抗静电剂是最常用的方法。但是现有抗静电剂容易发生迁移作用会随着时间增长而向材料表面迁移，抗静电材料的表面电阻难以长期维持在10⁸Ω下。在材料中填充各种无机导电填料是一种低成本制造抗静电材料的方法。其中最常用的则是碳系导电填料，如炭黑、碳纳米管等。炭黑是天然的半导体材料，其导电性能持久，可大幅度调整材料的电阻率。但是由于其为硬质材料，随着填充量的增加，会使木塑复合材料的强度和硬度增加而冲击强度降低，影响其应用。碳纳米管具有优良的导电性能，但是同时其具有较高的比表面积，碳纳米管之间由于范德华力易于团聚，使其在聚合物中分散性较差，影响其应用。石墨烯作为一种新型碳材料，相比于炭黑、碳纳米管等碳材料同时具有高强机械性能以及高的长径比。另外，石墨烯稳定的晶格结构及极高的载流子迁移率使其显示出优异的电学性能，因此可在很低的填充量下达到显著改善木塑复合材料抗静电性能的目的。

发明内容

为了克服上述技术问题中石墨烯片层与PVC树脂相容性差的难题，本发明提供了一种石墨烯改性木塑抗静电功能材料及其制备方法。本发明制备的石墨烯改性木塑抗静电功能材料中石墨烯可以均匀分散在木塑复合材料中，并且石墨烯的加入可以显著提高木塑复合材料的抗静电性能。本发明方法操作简单、成本低、无污染等优势，适合大规模生产和工业化应用。

为了达到上述目的，本发明采用的一种石墨烯改性木塑抗静电功能材料，包括以下重量份数的组份：PVC树脂粉20-40份、改性植物纤维粉20-30份、功能化石墨烯粉10～15份、增塑调节剂1-3份、环保稳定剂2-5份、加工助剂1-3份、润滑剂1-3份、增韧剂1-5份。

作为本发明较佳的实施例，所述的增塑调节剂为双甲酯和苯乙烯中的至少一种；所述的环保稳定剂为钙锌复合环保稳定剂；所述的加工助剂为二辛脂和ACR树脂中任一种或他们的混合物 ；所述的润滑剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡中任一种或他们的混合物 ；所述的增韧剂为丙烯酸酯类。

石墨烯改性木塑抗静电功能材料的制备方法，其特征在于：包括如下

制备步骤：

第一步，植物纤维的改性处理：将植物纤维粉加入到高速混合